• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of highly efficient plant genome editing tools using CRISPR/Cas9

Research Project

Project/Area Number 16J06425
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Science in genetics and breeding
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

三上 雅史  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsゲノム編集 / CRISPR/Cas9
Outline of Annual Research Achievements

前年度では、リボザイムの配列を含まないSpCas9-gRNAベクターを用いて、イネとシロイヌナズナにおいて変異導入に成功した。しかし、今後のゲノム編集技術では、変異導入だけではなく、塩基置換や遺伝子のノックインが可能なGene Targetingの技術の開発も望まれた。そのため、本年度はCRISPR/Cas9を用いることで、植物におけるGene Targeting効率の向上を図るため、前年度に作成したSpCas9-gRNAベクターと、一般的なCRISPR/Cas9の発現系であるSpCas9/gRNAベクターを用いたGene Targeting系の構築を行った。この際、イネのアセト乳酸合成酵素遺伝子 (ALS)に対してGene Targetingでアミノ酸置換を導入することで効率の評価を行った。CRISPR/Cas9によるDNA二重鎖切断をALS遺伝子の2点変異近傍に起こすSpCas9/gRNAとSpCas9-gRNAの両方の系では、CRISPR/Cas9の発現がないコントロールの系に対して、Gene Targeting効率が向上したが、動物 (ヒト細胞やマウス等) の報告ほど著しい向上は見られなかった。また、SpCas9-gRNAの系では、SpCas9とgRNAを同時期に発現させることができるため、細胞周期の一部の時期のみしか起きない相同組換えを利用するGene Targetingにおいて、SpCas9/gRNAの系よりも優位であると期待していたが、両方の系においてALS遺伝子のGene Targeting効率の差はほとんどなかった。Gene Targeting効率のさらなる向上のため、イネカルスの選抜法の改良や、CRISPR/Cas9の発現ベクターの改良を加えたことで、ALS遺伝子でのGene Targeting効率は、約20倍程度向上させることができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Genome editing in plants by engineered CRISPR-Cas9 recognizing NG PAM2018

    • Author(s)
      Endo Masaki、Mikami Masafumi、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Itoh Takeshi、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu、Toki Seiichi
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 14-17

    • DOI

      10.1038/s41477-018-0321-8

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simultaneous site-directed mutagenesis of duplicated loci in soybean using a single guide RNA2018

    • Author(s)
      Kanazashi Yuhei、Hirose Aya、Takahashi Ippei、Mikami Masafumi、Endo Masaki、Hirose Sakiko、Toki Seiichi、Kaga Akito、Naito Ken、Ishimoto Masao、Abe Jun、Yamada Tetsuya
    • Journal Title

      Plant Cell Reports

      Volume: 37 Issue: 3 Pages: 553-563

    • DOI

      10.1007/s00299-018-2251-3

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Re-evaluation of the rin mutation and the role of RIN in the induction of tomato ripening2017

    • Author(s)
      Ito Yasuhiro、Nishizawa-Yokoi Ayako、Endo Masaki、Mikami Masafumi、Shima Yoko、Nakamura Nobutaka、Kotake-Nara Eiichi、Kawasaki Susumu、Toki Seiichi
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 3 Issue: 11 Pages: 866-874

    • DOI

      10.1038/s41477-017-0041-5

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Planta Processing of the SpCas9-gRNA Complex.2017

    • Author(s)
      Mikami Masafumi、Toki Seiichi、Endo Masaki
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 58 Issue: 11 Pages: 1857-1867

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx154

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Efficient targeted mutagenesis of rice and tobacco genomes using Cpf1 from Francisella novicida.2016

    • Author(s)
      Endo A*, Masafumi M*, Kaya H, Toki S. *Co-first Authors
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep38169

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly specific targeted mutagenesis in plants using Staphylococcus aureus Cas9.2016

    • Author(s)
      Kaya H*, Mikami M*, Endo A, Endo M, Toki S. *Co-first Authors
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep26871

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] FnCpf1を用いたゲノム編集効率の向上のためのcrRNAの改変2019

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      日本育種学会第135回講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhanced FnCpf1-mediated genome editing using crRNA with short target sequence in rice2019

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] NGをPAMとして認識する改変型SpCas9を用いた植物のゲノム編集2018

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • Organizer
      日本育種学会第134回講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] NGをPAMとして認識する改変型SpCas9を用いた植物のゲノム編集2018

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • Organizer
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] NGのPAMを認識するSpCas9変異体を用いた植物のゲノム編集2018

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • Organizer
      日本育種学会第132回講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] CRISPR/Cpf1を用いたイネの多重遺伝子破壊2017

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤亮、 賀屋秀隆、 遠藤真咲、 土岐精一
    • Organizer
      日本育種学会第131回講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-03-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] CRISPR/Cpf1による植物のゲノム編集2017

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤亮、 賀屋秀隆、 遠藤真咲、 土岐精一
    • Organizer
      第57回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 内在性RNases依存的なRNAプロセシングを利用したCRISPR/Cas9による標的変異2017

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      日本育種学会第132回講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 内在性RNases依存的なRNAプロセシング機構によるgRNAの生成2017

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      第35回日本植物細胞分子生物学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of SaCas9 and FnCpf1 for genome editing in plants2017

    • Author(s)
      Mikami Masafumi、Endo Masaki、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Toki Seiichi
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Genome editing in rice and tobacco using Staphylococcus aureus Cas9 and Francisella novicida Cpf12017

    • Author(s)
      Mikami Masafumi、Endo Masaki、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Toki Seiichi
    • Organizer
      Plant Genome Editing and Genome Engineering of Vienna International Science Conferences and Events Association
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リボザイムを介した Cas9-gRNA 一体型発現ベクターによる植物のゲノム編集2016

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター (沖縄県宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SaCas9, FnCpf1を用いた植物のゲノム編集2016

    • Author(s)
      三上雅史、賀屋秀隆、遠藤亮、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      日本ゲノム編集学会第1回大会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場 (広島県広島市)
    • Year and Date
      2016-09-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] RNA polymerase III プロモーターが不要な Cas9-gRNA 一体型発現ベクターを用いた植物のゲノム編集2016

    • Author(s)
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • Organizer
      第34回日本植物細胞分子生物学会
    • Place of Presentation
      信州大学 (長野県上田市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mono-promoter driven Cas9/gRNA expression system in plants in rice.2016

    • Author(s)
      Masafumi Mikami, Masaki Endo, Seiichi Toki.
    • Organizer
      Plant Genome Stability and Change 2016
    • Place of Presentation
      湘南国際村 (神奈川県横須賀市)
    • Year and Date
      2016-07-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi